Modellek végrehajtása, kódgenerálás

Átírás

1 Modellek végrehajtása, kódgenerálás Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Hibatűrő Rendszerek Kutatócsoport Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék 1

2 Modellező eszközök funkciói Modell Megjelenítés Visszavezetés Nézet Nézetek Szerkesztés Szöveges Grafikus Egyéb szerkesztőfelületek Demo internal: event A event B 2

3 Modellező eszközök funkciói Modell Megjelenítés Visszavezetés Nézet Nézetek Szerkesztés Funkcionális leírás Transzformáció + Információ: Hogyan generáljunk (fájlnevek, stratégia, ) Dokumentáció Konfiguráció Forráskód Rendszer leírása Különböző beállítások, elrendezések Leírásnak megfelelő program 3

4 Modellező eszközök funkciói Modell Megjelenítés Visszavezetés Nézet Nézetek Szerkesztés Rendszer leírás Szimuláció Megjelenítés Interakció + Információ: Rendszer paraméterei, környezete Lehetséges lefutások útvonala Rendszer paraméterek hangolása Tapasztalat 4

5 MODELLEZŐESZKÖZÖK 5

6 Yakindu modellezési funkciói Konkrét szintaxis (Szerkesztők) Grafikus Szintaxis Szemantika Modellező funkciók Ellenőrzés Kódgenerálás Szöveges Demo internal: event A event B Modell (Absztrakt szintaxis) 6 (Forráskód, dokumentáció, konfiguráció)

7 Absztrakt szintaxis Definíció: a szerkesztés alatt álló rendszer strukturális modellje. Modellező program kezeli Emlékeztető: strukturális modell = gráf o csomópontok, élek és tulajdonságok gráfja Switch Router Server Workstation Workstation Printer Workstation 7

8 Absztrakt szintaxis példa: Yakindu Kérdés: Hogyan készítenénk modellező programot? Példa: Yakindu modell Absztrakt szintaxis 8

9 Absztrakt szintaxis példa: Yakindu Kérdés: Hogyan készítenénk modellező programot? Példa: Yakindu modell Neveket String-ként tároljuk name = "X" Absztrakt szintaxis Modellelemeket objektumként Kapcsolatokat pointerekkel Válasz: objektum-orientált program + Extra funkciók 9

10 Konkrét szintaxis: Szöveges szintaxis Cél: konkrét megjelenítés mögöttes modell Szöveges szintaxis (programozási nyelv) o Feladat: Szöveg Modell o Nyelvtani szabályok alapján Nyelvtan <Statechart>::= <Name> <Interface>* <Interface>::= ("internal" <Name>) ":" <Event>* <Event>::= "event" <Name> <Name>::= 10 Statechart Demo event Demo internal: event A event B Megfelelő technológiákkal (pl. Xtext) könnyű saját modellező / programozási nyelvet csinálni! A Absztrakt Szintaxis internal event B

11 Példa Feladat: címek beolvasása, ellenőrzése Saját nyelvtan: könnyen megoldható Reguláris kifejezés: (?:(?:\r\n)?[ \000-\031]+(?:(?:(?:\r\n)?[ \t] )+ \Z "(?:[^\"\r\\] \\. (?:(?:\r\n)?[ \t]))*"(?:(?: \r\n)?[ \t])*)(?:\.(?:(?:\r\n)?[ \000-\031]+(?:(?:(?:\r\n)?[ \t])+ \Z "(?:[^\"\r\\] \\. (?:(?:\r\n)?[ \t]))*"(?:(?:\r\n)?[ \000-\0 31]+(?:(?:(?:\r\n)?[ \t])+ \Z \[([^\[\]\r\\] \\.)*\ ](?:(?:\r\n)?[ \t])*)(?:\.(?:(?:\r\n)?[ \000-\031]+ (?:(?:(?:\r\n)?[ \t])+ \Z \[([^\[\]\r\\] \\.)*\](?: (?:\r\n)?[ \t])*))* \000-\031]+(?:(?:(?:\r\n)?[ \t])+ \Z "(?:[^\"\r\\] \\. (?:(?:\r\n)?[ \t]))*"(?:(?:\r\n)?[ \t])*)*\<(?:(?:\r\n)?[ \000-\031]+(?:(?:(?:\ r\n)?[ \t])+ \Z \[([^\[\]\r\\] \\.)*\](?:(?:\r\n)?[ \t])*)(?:\.(?:(?:\r\n)?[ \000-\031]+(?:(?:(?:\r\n)?[ \t])+ \Z \[([^\[\]\r\\] \\.)*\](?:(?:\r\n)?[ \t] \000-\031]+(?:(?:(?:\r\n)?[ \t])+ \Z \[([^\[\]\r\\] \\.)*\](?:(?:\r\n)?[ \t])* )(?:\.(?:(?:\r\n)?[ \000-\031]+(?:(?:(?:\r\n)?[ \t] )+ \Z \[([^\[\]\r\\] \\.)*\](?:(?:\r\n)?[ \t])*))*) *:(?:(?:\r\n)?[ \000-\031]+(?:(?:(?:\r\n)?[ \t])+ \Z "(?:[^\"\r\\] \\. (?:(?:\r\n)?[ \t]))*"(?:(?:\r \n)?[ \t])*)(?:\.(?:(?:\r\n)?[ \000-\031]+(?:(?:(?: \r\n)?[ \t])+ \Z "(?:[^\"\r\\] \\. (?:(?:\r\n)?[ \t ]))*"(?:(?:\r\n)?[ \000-\031 ]+(?:(?:(?:\r\n)?[ \t])+ \Z \[([^\[\]\r\\] \\.)*\](?:(?:\r\n)?[ \t])*)(?:\.(?:(?:\r\n)?[ \000-\031]+(? :(?:(?:\r\n)?[ \t])+ \Z \[([^\[\]\r\\] \\.)*\](?:(? :\r\n)?[ \t])*))*\>(?:(?:\r\n)?[ \t])*) \000-\031]+(?:(? :(?:\r\n)?[ \t])+ \Z "(?:[^\"\r\\] \\. (?:(?:\r\n)? [ \t]))*"(?:(?:\r\n)?[ \t])*)*:(?:(?:\r\n)?[ \t])*(?:(?:(?:[^()<>@,;:\\".\[\] \000-\031]+(?:(?:(?:\r\n)?[ \t])+ \Z (?=[\["()<>@,;:\\".\[\]])) "(?:[^\"\r\\] \\. (?:(?:\r\n)?[ \t]))*"(?:(?:\r\n)?[ \t])*)(?:\.(?:(?:\r\n)?[ \000-\031]+(?:(?:(?:\r\n)?[ \t])+ \Z (?=[\["()<>@,;:\\".\[\]])) " (?:[^\"\r\\] \\. (?:(?:\r\n)?[ \t]))*"(?:(?:\r\n)?[ \t])*))*@(?:(?:\r\n)?[ \t] )*(?:[^()<>@,;:\\".\[\] \000-\031]+(?:(?:(?:\r\n)?[ \t])+ \Z (?=[\["()<>@,;:\\ ".\[\]])) \[([^\[\]\r\\] \\.)*\](?:(?:\r\n)?[ \t])*)(?:\.(?:(?:\r\n)?[ \t])*(? :[^()<>@,;:\\".\[\] \000-\031]+(?:(?:(?:\r\n)?[ \t])+ \Z (?=[\["()<>@,;:\\".\[ \]])) \[([^\[\]\r\\] \\.)*\](?:(?:\r\n)?[ \t])*))* (?:[^()<>@,;:\\".\[\] \000- \031]+(?:(?:(?:\r\n)?[ \t])+ \Z (?=[\["()<>@,;:\\".\[\]])) "(?:[^\"\r\\] \\. (?:(?:\r\n)?[ \t]))*"(?:(?:\r\n)?[ \t])*)*\<(?:(?:\r\n)?[ \t])*(?:@(?:[^()<>@,; :\\".\[\] \000-\031]+(?:(?:(?:\r\n)?[ \t])+ \Z (?=[\["()<>@,;:\\".\[\]])) \[([ ^\[\]\r\\] \\.)*\](?:(?:\r\n)?[ \t])*)(?:\.(?:(?:\r\n)?[ \t])*(?:[^()<>@,;:\\".\[\] \000-\031]+(?:(?:(?:\r\n)?[ \t])+ \Z (?=[\["()<>@,;:\\".\[\]])) \[([^\[\ ]\r\\] \\.)*\](?:(?:\r\n)?[ \t])*))*(?:,@(?:(?:\r\n)?[ \t])*(?:[^()<>@,;:\\".\ [\] \000-\031]+(?:(?:(?:\r\n)?[ \t])+ \Z (?=[\["()<>@,;:\\".\[\]])) \[([^\[\]\ r\\] \\.)*\](?:(?:\r\n)?[ \t])*)(?:\.(?:(?:\r\n)?[ \t])*(?:[^()<>@,;:\\".\[\] \000-\031]+(?:(?:(?:\r\n)?[ Egyetlen cím, vagy lista \t])+ \Z (?=[\["()<>@,;:\\".\[\]])) \[([^\[\]\r\\] \\.)*\](?:(?:\r\n)?[ \t])*))*)*:(?:(?:\r\n)?[ \t])*)?(?:[^()<>@,;:\\".\[\] \0 00-\031]+(?:(?:(?:\r\n)?[ \t])+ \Z (?=[\["()<>@,;:\\".\[\]])) "(?:[^\"\r\\] \\. (?:(?:\r\n)?[ \t]))*"(?:(?:\r\n)?[ \t])*)(?:\.(?:(?:\r\n)?[ \t])*(?:[^()<>@, ;:\\".\[\] \000-\031]+(?:(?:(?:\r\n)?[ \t])+ \Z (?=[\["()<>@,;:\\".\[\]])) "(? :[^\"\r\\] \\. (?:(?:\r\n)?[ \t]))*"(?:(?:\r\n)?[ \t])*))*@(?:(?:\r\n)?[ \t])* (?:[^()<>@,;:\\".\[\] Útvonallal \000-\031]+(?:(?:(?:\r\n)?[ kapcsolatos \t])+ \Z (?=[\["()<>@,;:\\". információk \[\]])) \[([^\[\]\r\\] \\.)*\](?:(?:\r\n)?[ is tárolhatóak \t])*)(?:\.(?:(?:\r\n)?[ \t])*(?:[ ^()<>@,;:\\".\[\] \000- \031]+(?:(?:(?:\r\n)?[ \t])+ \Z (?=[\["()<>@,;:\\".\[\] ])) \[([^\[\]\r\\] \\.)*\](?:(?:\r\n)?[ \t])*))*\>(?:(?:\r\n)?[ \t])*)(?:,\s*(?:(?:[^()<>@,;:\\".\[\] \000-\031]+(?:(?:(?:\r\n)?[ \t])+ \Z (?=[\["()<>@,;:\\ ".\[\]])) "(?:[^\"\r\\] \\. (?:(?:\r\n)?[ \t]))*"(?:(?:\r\n)?[ \t])*)(?:\.(?:(?:\r\n)?[ \t])*(?:[^()<>@,;:\\".\[\] \000-\031]+(?:(?:(?:\r\n)?[ \t])+ \Z (?=[ \["()<>@,;:\\".\[\]])) "(?:[^\"\r\\] \\. (?:(?:\r\n)?[ \t]))*"(?:(?:\r\n)?[ \t ])*))*@(?:(?:\r\n)?[ Opcionálisan \t])*(?:[^()<>@,;:\\".\[\] \000-\031]+(?:(?:(?:\r\n)?[ név is írható \t ])+ \Z (?=[\["()<>@,;:\\".\[\]])) \[([^\[\]\r\\] \\.)*\](?:(?:\r\n)?[ \t])*)(? :\.(?:(?:\r\n)?[ \t])*(?:[^()<>@,;:\\".\[\] \000-\031]+(?:(?:(?:\r\n)?[ \t])+ \Z (?=[\["()<>@,;:\\".\[\]])) \[([^\[\]\r\\] \\.)*\](?:(?:\r\n)?[ \t])*))* (?: [^()<>@,;:\\".\[\] \000-\031]+(?:(?:(?:\r\n)?[ \t])+ \Z (?=[\["()<>@,;:\\".\[\ ]])) "(?:[^\"\r\\] \\. (?:(?:\r\n)?[ \t]))*"(?:(?:\r\n)?[ \t])*)*\<(?:(?:\r\n)?[ \t])*(?:@(?:[^()<>@,;:\\".\[\] \000-\031]+(?:(?:(?:\r\n)?[ \t])+ \Z (?=[\[" ()<>@,;:\\".\[\]])) \[([^\[\]\r\\] \\.)*\](?:(?:\r\n)?[ Hierarchikus \t])*)(?:\.(?:(?:\r\n) felépítés?[ \t])*(?:[^()<>@,;:\\".\[\] '.'\000-\031]+(?:(?:(?:\r\n)?[ elválasztással \t])+ \Z \[([^\[\]\r\\] \\.)*\](?:(?:\r\n)?[ \t])*))*(?:,@(?:(?:\r\n)?[ \t])*(?:[^()<>@,;:\\".\[\] \000-\031]+(?:(?:(?:\r\n)?[ \t])+ \Z (?=[\["()<>@, ;:\\".\[\]])) \[([^\[\]\r\\] \\.)*\](?:(?:\r\n)?[ \t])*)(?:\.(?:(?:\r\n)?[ \t] )*(?:[^()<>@,;:\\".\[\] \000- \031]+(?:(?:(?:\r\n)?[ \t])+ \Z (?=[\["()<>@,;:\\ ".\[\]])) \[([^\[\]\r\\] \\.)*\](?:(?:\r\n)?[ \t])*))*)*:(?:(?:\r\n)?[ \t])*)? (?:[^()<>@,;:\\".\[\] \000-\031]+(?:(?:(?:\r\n)?[ \t])+ \Z (?=[\["()<>@,;:\\". \[\]])) "(?:[^\"\r\\] \\. (?:(?:\r\n)?[ \t]))*"(?:(?:\r\n)?[ \t])*)(?:\.(?:(?: \r\n)?[ \t])*(?:[^()<>@,;:\\".\[\] \000-\031]+(?:(?:(?:\r\n)?[ \t])+ \Z (?=[\[ "()<>@,;:\\".\[\]])) "(?:[^\"\r\\] \\. (?:(?:\r\n)?[ \t]))*"(?:(?:\r\n)?[ \t]) *))*@(?:(?:\r\n)?[ \t])*(?:[^()<>@,;:\\".\[\] \000-\031]+(?:(?:(?:\r\n)?[ \t]) + \Z (?=[\["()<>@,;:\\".\[\]])) \[([^\[\]\r\\] \\.)*\](?:(?:\r\n)?[ \t])*)(?:\.(?:(?:\r\n)?[ \t])*(?:[^()<>@,;:\\".\[\] \000-\031]+(?:(?:(?:\r\n)?[ \t])+ \Z (?=[\["()<>@,;:\\".\[\]])) \[([^\[\]\r\\] \\.)*\](?:(?:\r\n)?[ \t])*))*\>(?:(?:\r\n)?[ \t])*))*)?;\s*) Forrás: 11

12 Konkrét szintaxis: Grafikus szintaxis Grafikus szintaxis (Diagram) o Feladat: Diagram Modell o Könnyebben átlátható, nehezebben írható o Nézeti modell szabályok Feltétel a modellen Diagram elem létrehozása Feltétel a modellben teljesül Diagram elem létrejön Diagram változik Modell változik 12

13 Konkrét szintaxis: Grafikus szintaxis Eredmény: Megfelelő technológiákkal (pl. Sirius) könnyű saját modellező / programozási nyelvet csinálni! 13

14 Modellek validálása: szintaxisellenőrzés Szintaktikai ellenőrzés: modellező eszközök összekötik a logikailag egymásra épülő modellelemeket Deklarálás interfészen: var clock: integer = 60 Használat modellben: after 1 s [clock>0]/ clock -= 1 Szintaxisvezérelt szerkesztő o Szerkesztés közben hiba Couldn t resolve reference o Fejlett szerkesztőeszköz (például lehetőségek felkínálása) Kód és diagram együtt Programozás: Modellezés: szerkesztés közben hibás szerkesztés közben helyes 14

15 Modellek validálása: strukturális helyesség Strukturális ellenőrzés: modell gráf vizsgálata Hibaminták keresése szerkesztés közben Például elérhetetlen állapot: Node is not reachable. További ellenőrzések: hiányzó kezdőállapot, holtpont, változó értékadások, stb. 15

16 KÓDGENERÁLÁS BEMUTATÓ 16

17 Kódgenerálás feladatai Feladat: modellnek megfelelő viselkedésű program automatikus előállítása Több megoldás létezik tervezői döntések o Interpretált: modellt beolvassuk és végrehajtjuk Programkód: forráskód o Programozási nyelvek: Java, C, C++ o Optimalizálás: memória vs CPU Megfigyelhetőség vs Teljesítmény o Hogyan kapcsoljunk saját kódot a generálthoz? Kódgenerátor: paraméterezhető + kiterjeszthető 17

18 Kódgenerátor példán keresztül: Feldadat: Generáljunk C kódot Yakindu állapotgépekből Demo internal: event A event B Írjunk olyan függvényt: kap egy Modell objektumot visszaad egy szöveget A szöveg egy Demo.c fájlba kerül Fordító lefordítja 18

19 Sablon alapú kódgenerátor (Xtend) Cél: Állapotok Enum Összevágunk egy char*-ba a kimenetet, %s helyére írjuk az X,Y neveket Megoldás: C program sprintf(result, "enum states {\n\tstate%s,\nstate%s\n};", state1->name, state2->name); Sablon (Xtend): ''' enum_states { State«state1.name», State«state2.name» }''' Megírjuk a sablonosan 19 enum states { StateX, StateY }; Ez egyből működik! nehezen átlátható. Megadjuk a változások helyét Könnyebb írni Átláthatóbb Könnyű módosítani +1 technológia

20 Kódgenerátor példa: Állapotok Várt C kód: //States of the statemachine enum states { StateX, StateY }; Lehetséges állapotok: Enumként felsorolva Sablon: //States of the statemachine enum_states { «FOR state : states SEPARATOR ','» State«state.name» «ENDFOR» }; 20 Demo internal: event A event B 1.Összes állapoton végigmegyünk 2.Vesszővel elválasztva írjuk ki: State«név» Pl: StateX,StateY

21 Kódgenerátor példa: kezdőállapot Várt C kód: // The actual state // First = initial state. enum states currentstate = StateX Aktuális állapot = kezdőállapot Demo internal: event A event B Sablon: // The current state. // Initial value = the entry state. enum states currentstate = State«findEntry(states).name» 1.Megkeressük a kezdőelemet 2.Kiírjuk a nevét 21

22 Kódgenerátor példa: Állapotátmenet Várt C kód: // Execute "A" event void doa{ switch(actualstate) { case StateX: A / X Y } } actualstate = StateY; break; case StateY: break; A / - Egy (egyszerű) állapotgéphez ennyi a kódgenerátor! 22 Demo internal: event A event B Sablon (vázlatosan): 1. Minden eseményhez egy do«esemény neve» függvény 2. A tranzíciók alapján mást csinál a függvény

23 Kódgenerátor Összefoglalás Kódgenerálás = Fordító Ugyanaz a lépés: Állapotgép C Assembly Gépi kód A problémát a saját nyelvén: Produktivitás ++ Sok unalmas, bonyolult kód automatikusan Teljesítmény ++ Ellenőrizzük a saját nyelvén: Megbízhatóság ++ Tanszékünkön fejlesztett projektek: akár 95% generált kód 23

24 PÉLDA ECLIPSE ALAPÚ MODELLEZŐ ESZKÖZÖK 24

25 EclipseLink: Java objektumok Adatbázisok Feladat: Objektumok adatbázisban tárolása Megoldás: Kapcsolat modellezése annotációkkal public class Car long identifier; String numberplate; Person owner; Car_Table } Identifier NumberPlate Ovner_ID 1 EGG KSS KAF

26 XMind: Mindmap tervező 26

27 Bonita: Üzleti folyamatok modellezése 27

28 Kalypso: Vízügyi tervezés + szimuláció 28